【摘要】液压系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作。完成各种设备不同的动作需要。液压系统已经在各个工业部门及农林牧渔等许多部门得到愈来愈广泛的应用，而且愈先进的设备，其应用液压系统的部分就愈多。
【关键词】：液压传动、稳定性、液压系统
一、设计依据：
一台专用双面铣床，最大切削力为9000N，工作台、夹具和行程的总重量4000N，工件的总重量为1600N，工作台最大行程为600mm，其中工进行程为350mm，工作台的快进速度为5m∕min，工进速度在50 ~100mm∕min范围内无级调速。工作台往复运动的启动（加速减速时间）为0.05s，工作台快退速度等于快进速度，滑台采用平面导轨。静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。（夹紧力大于等于最大静摩擦力）
机床的工作循环为：工作定位—工件夹紧—工作台快进—工作台工进—加工到位后停留—快退—原位停止—工件松开—定位销拔出。
要求系统采用电液结合实现自动化循环，速度换接无冲击，且速度平稳，能承受一定量的反向负载。
二、工况分析
液压系统的工况分析是指对液压执行元件进行运动分析和负载分析，目的是查明每个执行元件在各自工作过程中的流量、压力、功率的变化规律，作为拟定液压系统方案，确定系统主要参数（压力和流量）的依据。
负载分析
（一） 外负载
m a x
c F =9000N
其中m a x c F 表示最大切削力。
对于专用铣床铣削时铣刀所承受的主切削力大小（单位N ）为：
c p F Pfa =
(N)
式中 P — 单位切削力（2/N mm ）
f — 每转进给量（mm/r ）
a
— 背吃刀量（mm ）
下面将进行具体参数的计算： 由公式
f
u
f n
= 可得 （其中u 表示每分钟进给速度，n 表示
铣刀的转速） 由设计依据可知 n=300r/min 工进速度
u
=50—100mm/min ，故我们取u =60mm/min 。
f=u f ／n=0.2mm ∕r
对于单位切削力P ，由以下的常用金属材料的单位切削力表可得，我们选P=20002/N mm 。
类别
材料
牌号
单位切削力P （2/N mm ）
钢 易切钢 Y40Mn
1700 结构钢 45 2000 40Cr
不锈钢 1Cr17Ni9 2500 铸铁 灰铸铁
HT200 1140 铸造 合金
铸造锡青铜 ZcuSn5Pb5Zn5 700 铸造铝合金
ZALSn7Mg
720
对于铣削背吃刀量a ,我们选用硬质合金铣刀，查铣工计算手册可得，取a =1.5mm 。
根据以上的公式
c p
F Pfa =可得：
f c =pfa p =2000×0.2×1.5=600N
因为600 其中 Ffj —静摩擦力N G1、G2—工作台及工件的重量N fj —静摩擦系数 由设计依据可得：Ffj=（G1+G2）·fj=(4100+1900)X0.2=1200N 动摩擦力Ffd=（G1+G2）·fd 其中 Ffd —动摩擦力N fd —动摩擦系数 同理可得： Ffd=（G1+G2）·fd=(4100+1900)X0.1=600N （三） 惯性负载 机床工作部件的总质量m=（G1+G2）/g=6000/9.81=612kg 惯性力Fm=m ·a=612×5／6=510N 其中：a —执行元件加速度 m/s 2 t u u a t -= U t —执行元件末速度 m/s 2 u 0—执行元件初速度m/s 2 t —执行元件加速时间s 因此，执行元件在各动作阶段中负载计算如下表所示： 工况 油缸负载（N ） 负载值（N ） 启动 F=F fj 1200 加速 F=F fd +F m 1110 快进 F=F fd 600 工进 F=F fd +F c 3785 快退 F=F fd 600 按上表的数值绘制负载如图所示。 对于速度而言，设计依据中已经有了明确的说明，所以按照设计依 据绘制如下 图2铣床液压缸速度图 图1铣床液压缸负载图 四、初步确定油缸参数，绘制工况图 1、初选油缸的工作压力、 由上可以知道，铣床的最大负载F=3785N，根据下表可得： 表按负载选择液压执行元件的工作压力 载荷/（kN）<5 5—10 10—20 20—30 30—50 >50 工作压力（Mpa）<0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 >=5~7 选系统的工作压力P1=2Mpa。 由设计要求可知，导轨要求快进、快退的速度相等，故液压缸选用单活塞杆式的，快进时采用差动连接，且液压缸活塞杆直径d≈0.7D。快进和工进的速度换接用三位四通电磁阀来实现。 铣床液压系统的功率不大，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用调速阀的进油节流加背压阀的调速回路，所以回油路上具有背压P2，取背压P2=0.5Mpa。 2、计算油缸尺寸 可根据油缸的结构及连接方式计算油缸的面积、油缸直径D及 活塞杆直径d 计算出后应按标准予以圆整，然后再计算油缸的面积： 此时由工进时的负载值按计算公式计算液压缸面积： 6 6 21210 112610 5.022******* --?=?-??= -= )(.) P (P ηF A m ? 6 22110 22522-?===A A A ? 053 .014 .310 2252446 1 =??= = -π A D 037.0053.0707.0707.0=?==D d 在将这些直径按照国标圆整成标准值得： D=0.06m, d=0.04m 由此就求得液压缸两腔的实际有效面积为 2 4 2 1 28.26104 D A m π-==?，22 4 2 2 () 15.7104 D d A m π--==?。 3、油缸各工况的压力、流量、功率的计算 （1）、工进时油缸需要的流量Q 工进 3 /m in m Q 工进= A1·U 工进=43 28.26100.30.0008/m i n m -??= A1:工进时油压作用的面积2m U 工进—工进时油缸的速度 mm/min (2)、快进时油缸需要的流量Q 快进 3 /m in m 差动连接时:Q 快进=(A1-A2) ·U 快进 =4 3 15.71050.0063/m i n m --??=（28.26） A1、A2—分别表示油缸活塞腔、活塞杆截面积 m 2 U 快进—油缸快进时的速度mm/min (3)、快退时油缸需要的流量Q 快退 , 3 /m in m Q 快退= A2·U 快退 =4 3 15.71050.0078/m i n m -??= U 快退—油缸退回时的速度, mm/min (4)、工进时油缸的压力 pa 122m 15.3/)/(M A A P F P =+=η P 2—为工进时回油腔的背压,上面已经选取为0.5Mpa 。 （5）、快进时油缸压力 212(/)/0.96m p F p A A A M P a η=+-= 启动 （） 2 1 2 (/)/1.26m p F p A A A M P a η=+-= 加速 （） 2 1 2 (/)/0.86m p F p A A A M P a η=+-= 快速 （） 这里：F 分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力， P —分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。 p ?表示管路中压力损失大小，这里我们取值为0.3Mpa 。 （6）、快退时油缸压力 212/)/0.77m P F P A A M P a η =+=启动（ 212/)/1.61m P F P A A M P a η=+=加速（ 212/)/1.28m P F P A A M P a η =+=快退 （ F —分别表示快速启动、加速、快速时油缸的推力， P —分别表示快速启动、加速、快速时油缸的压力。 P2的值为0.5MPa 油缸工作循环中各阶段的压力、流量、功率实际值如表2所示： 表2 液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值 工况负载 F/N 回油腔 压力 2 / P M P a 进油腔 压力 1 / P M P a 输入流 量 q/3/m in m 输入 功率 P/kW 快进(差动) 启动1160 0 0.96 —— 加速1073 1 P P +? 1.26 ——快进580 0.86 0.0063 0.09 工进8580 0.5 1.60 0.0008 0.021 快退启动1160 0 0.77 ——加速1073 0.5 1.61 ——快退580 1.28 0.0078 0.166 由以上所计算的数据我们绘制出工况图如下所示： 五、确定液压系统方案和拟订液压系统原理图 (一) 确定油源及调速方式 由以上的计算可以知道，铣床液压系统的功率不大，工作负载的变化情况很小，因此，为使系统结构简单，工作可靠，决定采用定量泵供油。考虑到铣床可能受到负值负载，故采用回油路调速阀节流调速方式，并选用开式循环。 从工况图中我们可以清楚的看出，在液压系统的工作循环中，液压缸要求油源提供的流量变化并不是很大，因此工进和快进的过程中，所需流量差别较小。故我们选用定量单液压泵供油。 流 量 压 力功 率 图3液压缸工况图 （二）选择基本回路 1. 选择换向回路及速度换接方式 由设计依据可以知道，设计过程中不考虑工件夹紧这一工序，并且从快进到工进时，输入液压缸的流量从6.3L/min降到0.8L/min，速度变化不是很大，所以采用电磁换向阀来实现速度的换接。压力继电器发讯，由电磁换向阀实现工作台的自动启动和换向。同时为了实现工作台能在任意位置停止，泵不卸载，故电磁阀必须选择O型机能的三位四通阀，如下图所示： 由于要求工作台快进与快退速度相等，故快进时采用差动连接来实现快速运动回路，且要求液压缸活塞杆直径d≈0.7D。 （三）选择调压回路 设计过程中，在油源中采用溢流阀来调定系统的工作压力，因此调压问题基本上已经在油源中解决，无须在另外设置调压系统。这里的溢流阀同时还能起到安全阀的作用。 1、组合成液压系统图 将上面所选的液压基本回路组合在一起，便可得到以下的液压系统原理图。同时电磁铁的动作顺序表如下： 表 3 液压 专用铣床电磁 铁动作顺序表 工序1Y2Y3Y4Y5Y YJ 工作缸快进+—+——+工作缸工进+————+工作缸快退—+———+ 图4 专用铣床液压系统原理图 1-油箱；2-过滤器；3-叶片泵；4--溢流阀；5-三位四通电磁换向阀 6单向调速阀；7-两位三通电磁换向阀；8-工作缸；9-压力继电器 六、选择液压元气件 （一）液压泵的选择 由以上的设计可以得到，液压缸在整个工作过程中的最大压力是1.61Mpa，如取进油路上的压力损失为0.4Mpa，则此时液压泵的最大工作压力是P=1.61+0.4=2.01Mpa。 由以上的计算可得，液压泵提供的最大流量是7.8L/min,因为系统较为简单，取泄漏系数 1.1l K =，则两个液压泵的实际流量应为： 1.17.8/m i n8.58/m i n p q L L =?= 由于溢流阀的最小稳定溢流量为3L/min ，而工进时输入到液压缸的流量是3.8L/min ，由流量液压泵单独供油，所以液压泵的流量规格最少应为6.8L/min 。 根据以上的压力和流量的数值查阅机械设计手册，最后选用YB1-6.3型单叶片液压泵，其排量大小为6.3ml/r,当液压泵的转速为1450r/min 时，该液压泵的理论流量为9.14L/min 。取液压泵的容积效率为0.9 v η=，则液压泵的实际流量大小为： 6.312000.9/10006.8/m i n p q L =??= 由于由以上的计算过程中，我们知道了液压缸在快退时的输入功率最大，此时液压泵的工作压力是1.28+0.4（进油路上的压力损失）=1.68Mpa ，流量为6.8L/min ，查表可得，取液压泵的总效率0.7 p η=， 则液压泵驱动电机所需的功率为 1.686.8 0.3600.7 p p p p q P k W η?= ==? 根据以上的数据查机械设计手册选用Y801型电动机，其额定功率为0.55kW ，额定转速为1200r/min 。 （二）阀类元气件及辅助元气件的选择 根据阀类及辅助元气件所在油路的最大工作压力和通过的最大实际流量，可选择这些器件的型号和规格如下表： 序号元件名称额定流量 （L/min） 额定压力 (Mpa) 质量 (kg) 型号 1 单叶片泵9. 2 6. 3 5.5 YB1-6.3 2 三位四通 电磁阀 25 6.3 —34D-25BOP 3 二位三通 电磁阀 25 6.3 —23D-25B 4 单向调速 阀0.05（最 小） 0.5-6.3 3.2 QI-10B 5 溢流阀20 0.4-6.3 1.7 Y-10B 6 压力继电 器 — 1.0-6.3 0.7 DP1-63B 7 滤油器16 2.5 0.18 XU-B16X100 8 开关阀25 6.3 —22D-25B （三）确定油管直径 表4 元气件的型号及规格 由于液压泵在选定之后液压缸在各个工作阶段的进、出流量已与原来的数值不同，所以要重新计算，计算如下表4所示： 快进 工进 快退 输入流量 （L/min ） 1112 /()(28.26 6.8)/(28.2615.7)15.3 p q Aq A A =-=?-= 10.8 q = 16.8p q q == 输出流量 (L/min) 2211 /(15.715.3)/28.268.5 q A q A ==?= 2211 /15.70.8/28.260.44 q A q A ==?= 2112 /28.26 6.8/15.712.24 q A q A ==?= 运动速度 (m/min) 112/() 6.810/(28.2615.7)5.4 p u q A A =-=?-= 211 /0.810/28.260.28 u q A ==?= 312 /6.810/15.74.33 u q A ==?= 由上表中的数值，按照书中推荐的油液在压油管的流速u=3m/s 可得，液压缸有杆腔和无杆腔相连的油管内径分别为： 63 2/()2(6.810/60)/3.143106.94d q u m m π =?=????=6 3 2/()2(15.310/60)/3.1431010.4d q u m m π =?=????= 两根油管按YB231—64选用外径为13mm ，壁厚为1.2mm 的冷拔无缝钢管。 （四） 油箱的设计 表5 液压缸的进出、流量 对油箱容积我们进行估算，取经验数据7 ξ=，故其容积为： 76.847.6p V q L L ξ==?= 取靠其最近的标准值V=50L 七、验算液压系统性能 ——油液温升的验算 工进在整个工作循环中所占的时间比例是很长的，所以系统发热和油液温升可按工进时的工况来计算。 工进时液压缸的有效功率是 23 35800.28 0.01671060 e P F u k W ?===? 由以上的计算可知，液压泵在工进时的工作压力为 p=1.6+0.4( 进油路上的压力损失)=2Mpa,流量为6.8L/min,所以液压泵的输入功率为： 26.8/600.227p p P p q k W ==?= 所以可得，液压系统的发热功率为： 0.2270.01670.21p e P P P k W ?=-=-= 油箱的散热面积为： 2 2 32 3 3 6.56.5(5010)0.88A V m -==?= 查表可得油箱的散热系数29/(.)o K W m C =，则可得油液的温升为： 30.211029.880.88 o O P t C C K A ??==?=? 查表知，此温升值没有超出允许范围，故液压系统不需要设置冷却器。 参考文献： 液压传动设计手册 上海科学技术出版社 机床设计手册——液压、气动系统设计及机床现代设计方法 机械工业出版社 新编铣工计算手册 刘承启 主编 机械零件手册 高等教育出版社 液压与气压传动 机械工业出版社 复习题 1、若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为___B___。 A. 转动副 B. 移动副 C. 球面副 D. 螺旋副 2、平面四杆机构无急回特性时___C____，行程速比系数___F____ A. 压力角α=0 B. 传动角β=0 C. 极位夹角θ=0 D.k＞1 E. k＜1 F. k=1 3、曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件时，__B_________死点位置。 A.不存在 B. 曲柄与连杆共线时为 C. 摇杆与连杆共线时为 4、一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700； (1) 当取c 杆为机架时，它为何种具体类型？_双曲柄机构_； （2）当取d杆为机架时，则为_曲柄摇杆机构_。 5、曲柄摇杆机构中，曲柄为主动件时，____A_______死点位置。 A.不存在 B.曲柄与连杆共线时为 C. 摇杆与连杆共线时为 6、为保证四杆机构良好的机械性能，___B________不应小于最小许用值。 A .压力角B.传动角C. 极位夹角、 7、铰链四杆机构的杆长为a=60，b=80，c=100，d=90。若以杆a为机架，则此四杆机构 D 。 A.无整转副，无曲柄 B. 有整转副而无曲柄 C. 有整转副且有一个曲柄 D. 有整转副且有两个曲柄 8、当凸轮机构的从动件为等速运动规律时,其从动件的运动__A___。 A. 将产生刚性冲击 B. 将产生柔性冲击 C. 没有冲击 D. 既有刚性冲击又有柔性冲击 9、____B_______决定了从动杆的运动规律。 A.凸轮转速 B.凸轮轮廓曲线 C. 凸轮形状 10、螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，且材料较软，在需要经常装卸的情况下，宜采 用___B__。用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用___D___。 A.螺栓联接 B.双头螺栓联接 C.螺钉联接 D.三角形细牙螺纹 11、凸轮机构中，基圆半径是指凸轮转动中心到__D_____半径。 A.理论轮廓线上的最大 B.实际轮廓线上的最大 C. 实际轮廓线上的最小 D.理论轮廓线上的最小 12、凸轮机构基圆半径越_大__，压力角越_小__，机构传动性能越好。 13.一对齿轮要正确啮合，它们的__C_____必须相等， A. 直径 B.宽度 C.模数 D.齿数 14.一个齿轮上的圆有___B____。 A. 齿顶圆和齿根圆， B. 齿顶圆，分度圆，基圆和齿根圆 C. 齿顶圆，分度圆，基圆，节圆，齿根圆 一、填空题（每空2分，共40分） 1．液压传动中，压力决于___负载__________，速度决定于_____流量________。 2．液压传动中，_ 实际输出流量____和____泵的出口压力__相乘是液压功率 3．我国生产的机械油和液压油采用_40o C时的运动粘度(mm2/s)为其标号。 4．管路系统总的压力损失等于_沿程压力损失_及__局部压力损失__之和。 5．方向控制阀的操纵方式有如下五种形式___手动式_、__机动式___、__电磁式____、_液动式、____电液式_。 6．溢流阀、减压阀、顺序阀都有____直动式______和____先导式_______两种不同的结构形式 7．进油路节流调速回路的功率损失由______溢流损失_________和______节流损失____两部分组成。 二、单选题（每小题2分，共20分） 1．压力对粘度的影响是（ B ） A 没有影响 B 影响不大 C 压力升高，粘度降低 D 压力升高，粘度显着升高 2．目前，90%以上的液压系统采用（ B ） A 合成型液压液 B 石油型液压油 C 乳化型液压液 D 磷酸脂液 3．一支密闭的玻璃管中存在着真空度，下面那个说法是正确的（ B ）A 管内的绝对压力比大气压力大B管内的绝对压力比大气压力小 C 管内的相对压力为正值D管内的相压力等于零 4．如果液体流动是连续的，那么在液体通过任一截面时，以下说法正确的是（ C ）A 没有空隙 B 没有泄漏C 流量是相等的 D 上述说法都是正确的 5．在同一管道中，分别用Re紊流、Re临界、Re层流表示紊流、临界、层流时的雷诺数，那么三者的关系是 （ C ） A Re紊流< Re临界 液压传动 1、何谓液压传动？其基本工作原理是怎样的? 答：（1）液压传动是以液体为工作介质，利用液体的压力能来实现运动和力的传递的一种传动方式。（2）液压传动的基本原理为帕斯卡原理，在密闭的容器内液体依靠密封容积的变化传递运动，依靠液体的静压力传递动力。 2、什么是压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的工作压力与外界负载有什么关系？答：（1）液体单位面积上所受的法向力称为压力。（2）压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力。以绝对真空作为基准进行度量的压力，称为绝对压力；以当地大气压力为基准进行度量的压力，称为相对压力。（3）液压系统的工作压力由负载决定。 3、什么叫真空度？ 答：如果液体中某点处的绝对压力小于大气压力，这时该点的绝对压力比大气压小的那部分压力值，称为真空度。真空度=大气压力－绝对压力 4、理想液体伯努力方程的物理意义是什么？ 答：理想液体伯努力方程的物理意义是：管道中作恒定流动的理想液体具有压力能、位能和动能，他们之间可以相互转换，但在任意截面处其总和不变，即能量守恒。 5、液压系统中产生沿程压力损失的局部压力损失的原因是什么？ 答：沿程压力损失是液体在等径直管中流动时因黏性摩擦而产生的压力损失；局部压力损失由于管道截面突然变化、液流方向改变或其他形式的液流阻力而引起的压力损失。 6、流体有哪两种状态？如何判别这两种状态？不同流态的物理本质是什么？ 答：（1）流体有层流和紊流两种状态。（2）判别流体是层流还是紊流须用雷诺数来判断。雷诺数Re=(v*d)/ν，当内诺数小于临界雷诺数时，液流为层流；当内诺数大于临界雷诺数时，液流为紊流。（3）层流时，黏性力起主导作用，惯性力与黏性力相比不大，液体流速较低，液体质点主要受黏性力制约，不能随意运动；紊流时。惯性力起主导作用，液体流速较高，黏性力的制约作用减弱。 7、液压油黏性的物理意义是什么？ 答：液压油黏性的物理意义是：液体在流动时抵抗变形能力的一种度量。 8、液压传动系统主要有那几部分组成？ 答：动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件、传动介质——液压油。 《液压与气压传动》试题库 一、填空题 1．液压系统中的压力取决于（负载），执行元件的运动速度取决于（流量）。 2．液压传动装置由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四部分组成，其中（动力元件）和（执行元件）为能量转换装置。 3．液体在管道中存在两种流动状态，（层流）时粘性力起主导作用，（紊流）时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用（雷诺数）来判断。 4．在研究流动液体时，把假设既（无粘性）又（不可压缩）的液体称为理想流体。 5．由于流体具有（粘性），液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由（沿程压力）损失和（局部压力）损失两部分组成。 6．液流流经薄壁小孔的流量与（小孔通流面积）的一次方成正比，与（压力差）的1/2次方成正比。通过小孔的流量对（温度）不敏感，因此薄壁小孔常用作可调节流阀。 7．通过固定平行平板缝隙的流量与（压力差）一次方成正比，与（缝隙值）的三次方成正比，这说明液压元件内的（间隙）的大小对其泄漏量的影响非常大。 8．变量泵是指（排量）可以改变的液压泵，常见的变量泵有(单作用叶片泵)、(径向柱塞泵)、(轴向柱塞泵)其中（单作用叶片泵）和（径向柱塞泵）是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，（轴向柱塞泵）是通过改变斜盘倾角来实现变量。 9．液压泵的实际流量比理论流量（大）；而液压马达实际流量比理论流量（小）。 10．斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为（柱塞与缸体、缸体与配油盘、滑履与斜盘）。 11．外啮合齿轮泵的排量与（模数）的平方成正比，与的（齿数）一次方成正比。因此，在齿轮节圆直径一定时，增大（模数），减少（齿数）可以增大泵的排量。 12．外啮合齿轮泵位于轮齿逐渐脱开啮合的一侧是（吸油）腔，位于轮齿逐渐进入啮合的一侧是（压油）腔。 13．为了消除齿轮泵的困油现象，通常在两侧盖板上开（卸荷槽），使闭死容积由大变少时与（压油）腔相通，闭死容积由小变大时与（吸油）腔相通。 14．齿轮泵产生泄漏的间隙为（端面）间隙和（径向）间隙，此外还存在（啮合）间隙，其中（端面）泄漏占总泄漏量的80%～85%。 15．双作用叶片泵的定子曲线由两段（大半径圆弧）、两段（小半径圆弧）及四段（过渡曲线）组成，吸、压油窗口位于（过渡曲线）段。 16．调节限压式变量叶片泵的压力调节螺钉，可以改变泵的压力流量特性曲线上（拐点压力）的大小，调节最大流量调节螺钉，可以改变（泵的最大流量）。 17．溢流阀的进口压力随流量变化而波动的性能称为（压力流量特性），性能的好坏用（调压偏差）或（开启压力比、闭合压力比）评价。显然（p s—p k）、（p s—p B）小好，n k和n b大好。 18．溢流阀为（进口）压力控制，阀口常（闭），先导阀弹簧腔的泄漏油与阀的出口相通。定值减压阀为（出口）压力控制，阀口常（开），先导阀弹簧腔的泄漏油必须（单独引回油箱）。 19．调速阀是由（定差减压阀）和节流阀（串联）而成，旁通型调速阀是由（差压式溢流阀）和节流阀（并联）而成。 20．为了便于检修，蓄能器与管路之间应安装（截止阀），为了防止液压泵停车或泄载时蓄能器内的压力油倒流，蓄能器与液压泵之间应安装（单向阀）。 2-6 伯努利方程的意义是什么？该方程的理论式和实际式有什么区别？ 伯努利方程的物理意义：在密闭管道内做恒定运动的理想液体，具有三种形式的能量，即压力能 动能 位能，他们之间可以相互转化，但在管道内任意位置，单位质量的液体包含的这三种能的总和是一定的。 理论式；g h u p g h u p 22 212 11 2 2++=++ρρ 实际式; g h g h a g h p w ++2 = ++ 22 211 11 2 υυαρ 区别：实际液体在管道内流动时，由于液体存在粘性，产生摩擦力，消耗能量，同时管道局部产生形状和尺寸产生变化，所以需要加入修正系数α和能量损失w h 。 2-13,如图所示， d1=20mm.d2=40mm,D1=75mm,D2=125mm,q=25L/min,求v1,v2,q1,q2. s m A q 094.0106010004256=?75????== -21πυ s m A q 034.010 6010004256=?125????==-22πυ 左侧活塞杆运动由两部分产生， 所以q Q d =+4 1 112π υ 得：min 22.23121L d q Q =4 -=1 π υ 同理得；44.222=Q 2-29如图所示，柱塞受F=100N,的固定力作用而下落，缸中油液经缝隙泻出。设缝隙厚度 δ=0.05mm,缝隙长度l=80mm,柱塞直径d=20mm,油的动力粘度μ=50?310-Pa s ?.求柱塞和 缸孔同心时，下落0.1所需要的时间是多少。 02 1u d p l d q δπμδπ-12=3 1 A u q 0= 2 2 4d F A F p π= = 3 联立123得 s m u 401065.1-?= s u l t 2.606== 液压传动第三章3-12 3-16 3-18答案。 3-12.当泵的额定压力和额定流量为已知时，试说明下列各工况下压力表的读数（管道压力损失除图c 为外均忽略不计）。 a:p=0 b:p=F/A c:p= d:p=0 e:p=Pm 3-16.要求设计输出转矩TM=52.5N M,转速nM=30r/min 的液压马达。设液压马达的排量VM=105cm 3/r,求所需要的流量和压力各为多少？（液压马达的机械效率、容积效率均为0.9） 解：（1）q t =V M n M =105×10-3 ×30=3.15L/min 习题 1.容积式液压泵共同的工作原理的特征是什么？ 容积式液压泵的工作原理和基本工作特点：容积式液压泵都是依靠密封容积的变化的原理来进行工作的。容积式液压泵具有以下基本特点：1.具有若干个密封且又可以周期性变化的空间。2.油箱内的油液的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。3.容积式液压泵具有相应的配流机构 2.液压泵在液压系统中的工作压力决定于什么？ 液压系统的工作压力主要取决于负载。 3.什么叫液压泵的容积效率、机械效率、总效率？相互关系如何？ 液压泵的总效率是实际输出功率与输入功率之比，等于容积效率与机械效率的乘积。其中容积效率指的是实际输出流量与理论输出流量之比。 机械效率等于理论流量乘以前后压差，再除以输入功率。 速度取决于流量，压力取决于负载，负载增加，压力也相应增加了，压力增大，液压泵的内泄也就加剧，容积效率也就降低了。总效率是容积效率与机械效率的乘积，机械效率是不会随着负载的变化而变化，那么，总效率也就会睡负载的增加而降低。 4.什么是齿轮泵的困油现象？是怎样产生的？如何消除困油现象？ 因为为了保证运行平稳，所以齿轮泵的齿轮重合度大于一，也就是说当一对齿开始进入啮合时，另一对齿未能脱离啮合，这也就使得在两对齿之间形成了一个封闭区间，该区间既不与高压压油区相通，也不与低压区吸油区相通，当齿轮继续旋转，在高压区啮入的齿之间油压迅速增加，形成超高压，当该队齿转过中间点，这对齿之间空间增大，形成吸空现象，出现大量气穴，在增压时，使得齿轮啮合阻力激增，对浮动侧板上的滑动轴承形成很大压力，而在低压区形成气蚀和较大噪音。这种现象叫做困油现象 解决办法通常是在浮动侧板上开卸荷槽，卸荷槽开法是在高压啮合区开槽，使得啮入时形成的高压油流入压油区，也就是压油口，而低压区开槽使得啮出时形成的真空区与吸油口相通，这样就解决困油现象但是原理上内啮合齿轮泵没有这个问题 5. 外啮合齿轮泵工作压力低的根本原因是什么？ 6. 外啮合齿轮泵的内泄漏途径有哪些？如何减少端面泄漏？ 外啮合齿轮泵的泄漏方式：一、泵体内表面和齿顶径向间隙的泄漏。二、齿面啮合处间隙的泄漏。三、齿轮端面间隙的泄漏（泄漏量最大）。7. 单作用叶片泵与双作用叶片泵之间的区别。 主要区别如下：1、单作用叶片泵一般为变量泵（比如限压式变量叶片泵）； 2、双作用叶片泵只能做定量叶片泵使用； 3、关于叶片的倾角也有区别：“单前双后”。 双作用有两个吸油口，两个压油口，转子转动一周，吸、压油两次，定子与转子同心安装，定子为椭圆形，不可变量，压力脉动小，无径向作用力。单作用只有一个吸油口，一个压油口，转子转动一周，吸、压油一次，定子与转子偏心安装，定子为圆形，可变量，偏心距大小决定变量的大小，压力脉动比双作用的大，存在径向作用力。 8. 液压传动的概念。 答：（1）液压传动是以液体为工作介质，利用液体的压力能来实现运动和力 液压传动期末考试试题 一．填空题（2*5=10分） 1.液压系统是一个整体，液压传动系统发生故障只能 2.输出流量不能调节的液压泵成为泵。 3.换向阀的图形符号中用表示阀的工作位置，箭头表示油路处于的连接关系。 4.压力控制阀的共同特点是利用和弹簧力相平衡的原理来进行工作的。 5.串联减压式调速阀是由定差减压阀和串联而成的阀。二．单项选择题（20*2=40分，请将答案写在答题框内） A 能自润滑 B 承载能力大 C 易于实现远距离输送动力 2. 在千斤顶举重过程中，施加于千斤顶的作用力如果不变，而需举起更重的物体时，可增大( )。 A 大小活塞的面积比 B 小活塞的面积 C 大活塞的面积 3.下列属于动力元件的是（）。 A 阀 B 液压缸 C 液压泵 4.通常当工作速度较低时，宜选用黏度较（）的液压油。 A 较高 B 较低 C 无法确定5.我国的法定计量单位中，（）的单位是m2/s(平方米/秒) A 动力黏度 B 运动黏度 C 相对黏度 6.双作用式单活塞杆液压缸（ ）。 A 活塞的两个方向的作用力相等 B 往复运动的范围约为有效行程的3倍 C 常用于实现机床的工作进给和快速退回 7.外啮合齿轮泵的特点是（）。 A 结构紧凑，流量调节方便 B 价格低廉，工作可靠，自吸性能好 C 噪声小，输油量均匀 8.以下各个阀中不属于方向控制阀的是（）。 A 液动换向阀 B 液控换向阀 C 液控顺序阀 9.当三位四通换向阀处于中位时，（）型中位机能可实现液压缸的紧锁。 A “H” B “O” C “Y” 10.当三位四通换向阀处于中位时，（）型中位机能可实现液压缸的差动连接。 A “P ” B “Y” C “O” 11.液压缸差动连接工作时，液压缸的运动速度（）。 A 降低了 B 增加了 C 不变 12.溢流阀（） A 常态下阀口常开 B 阀芯随系统压力的变动而移动 C 可以连接在液压缸的回油油路上作为背压阀使用 13.先导式溢流阀的主阀芯起（）作用。 A 调压 B 稳压 C 溢流 14.当溢流阀起安全作用时，溢流阀的调定压力（）系统的工作压力。 A 等于 B 大于 C 小于 15.关于液控顺序阀说法正确的是（） 液压传动期末考试题库答案 一、填空 1、液压传动是利用液体的（压力）能来传递能量的一种传动方式。其主要参 数为（压力）和（流量）。 2、以（大气压力）为基准所表示的压力称为相对压力。 3、液体粘性用粘度表示,常用的粘度有（动力粘度）、（运动粘度）和条件粘度（或相对粘度)。 4、液体能量的表现有（压力能）、（位能/势能）和（动能）三种。 5、容积式液压泵是依靠（密封容积的变化）来进行工作的。 6、液压泵和液压马达的排量只随（几何尺寸）的变化而变化。 7、液压缸运动速度的大小决定于（进入液压缸的流量）。 8、减压阀常态时阀口常（开）。 9、油箱的功用有（储存油液）、（散发热量）、逸出气体和沉淀污物。 10、流体在管道中存在两种流动状态，（层流）时黏性力起主导作用，（湍流） 时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用（雷诺数/Re）来判断，其计算公式为（）。 11、改变单作用叶片泵转子和定子之间（偏心距）的大小可以改变其流量。 12、常用的液压泵有（齿轮）、（叶片）和（柱塞）三类。 13、调速阀是由（调速）和（节流）串联而成的。 14、若换向阀四个油口有钢印标记：“A”、“P”、“T”、“B”，其中（P）表示进油口，（T）表示回油口。 15、密封装置是解决（泄漏）最重要、最有效的手段。 16、（调压）回路的功用是使液压系统整体或部分的压力保持恒定或不超过某个数值。 17、液压传动系统由（动力）装置、（执行）装置、（控制）装置、（辅助）装置和工作介质组成。 18、根据度量基准的不同，压力有两种表示方法：绝对压力和（相对压力）。 19、静力学基本方程的表达形式为（p=p0+ρgh）。 20、在液压传动中，能量损失主要表现为（温升）。 21、为了防止产生（空穴）现象，液压泵吸油口距离油箱液面高度不宜太高。 22、执行元件是将液体的（压力）能转化成（机械）能的元件。 23、压力继电器是一种将油液的（压力）信号转换成（电）信号的电液控制元件。 24、液压传动是以（有压）流体为能源介质来实现各种机械传动与自动控制 的学科。 25、液压系统的工作压力取决于（负载）。 26、O型密封圈一般由（耐油橡胶）制成，其横截面呈（圆形/0形）型。 27、在实验或生产实际中，常把零压差下的流量（即负载为零时泵的流量）视为（理论）流量。 28、液压泵的机械损失是指液压泵在（转矩）上的损失。 29、差动回路中，活塞直径为D，活塞杆直径为d，为使活塞快进和快退速度相等，D和d满足关系（d ）。 D2 30、溢流阀的作用有（稳压）、（保护）和（背压/卸荷）等。 31、滤油器应满足的基本要求是（一定的过滤精度）和足够的过滤能力。 32、进油和回油节流调速系统的效率低，主要原因是（节流）损失和（溢流） 1.什么叫液压传动？液压传动所用的工作介质是什么? 答：利用液体的压力能来传递动力的的传动方式被称之为液压传动。液压传动所用的工作介质是液体。2?液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？ 答：（1）动力装置：动力装置是指能将原动机的机械能转换成为液压能的装置，它是液压系统的动力 源。 （2）控制调节装置：其作用是用来控制和调节工作介质的流动方向、压力和流量，以保证执行元件和 工作机构的工作要求。 （3 ）执行装置：是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在工作介质的推动下输出力和速度（或转 矩和转速），输出一定的功率以驱动工作机构做功。 （4 ）辅助装置：除以上装置外的其它元器件都被称为辅助装置，如油箱、过滤器、蓄能器、冷却器、 管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中是必不可少 的，对保证系统正常工作有着重要的作用。 （5）工作介质：工作介质指传动液体，在液压系统中通常使用液压油液作为工作介质。 3.如图所示的液压千斤顶，小柱塞直径d=10 mm行程S=25 mm大柱塞直径D=50 mm重物产生的力=50 000 N，手压杠杆比L 1=500 25,试求：（1）此时密封容积中的液体压力是多少？（2）杠杆端施加力为多少时，才能举起重物？（3）杠杆上下动作一次，重物的上升高度是多少？ 解：（1）p空一50000一25.46 106Pa = MPa A2- （50 10 3）2 4 6 3 2 （2）F pA 25.46 10 （10 10 ）2000 N 4 l 25 F1 F 2000 100 N L 500 A1 d、2 10、2 ’ （3）S2 Si Si （） 25 （） 1 mm A D 50 答：密封容积中的液体压力p= MPa，杠杆端施加力F1 =100 N，重物的上升高度S2=1 mm 2012-2013学年第二学期 《液压传动》试卷 班级姓名分数 一、填空。（每空1分，共15分） 1、液压系统一般由、、、 和五部分组成。 2、在液压系统中，压力的大小取决于。 3、液压泵是将原动机输入的转变为油液的的装置；液压缸是将油液的液压能转换成的装置。 4、常用的液压泵有、和三大类。 5、液压控制阀按其作用不同可分为：、、 。 二、判断。（每题1分，共10分） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1、辅助部分在液压系统中可有可无。（） 2、容积式液压泵是依靠密封容积的变化来实现吸油和压油的。（） 3、一般情况下，齿轮泵多用于高压液压系统中。（） 4、液压缸中，活塞的运动速度与液压缸中油液的压力大小无关。（） 5、油液在无分支管道中稳定流动时，管道截面积大则流量大，截面积小则流量小。（） 6、在液压传动中，压力的大小取决于油液流量的大小。（） 7、双作用单活塞杆液压缸两个方向所获得的作用力是不等的。（） 8、双作用单活塞杆液压缸，活塞杆面积越大，活塞往复运动的速度差别越小。（） 9、普通单向阀的作用是变换油液流动方向。（） 10、减压阀与溢流阀一样，出口油液压力等于零。（） 三、选择题。（每题1分，共20分） 1、液压系统中，液压缸属于（），液压泵属于（）。 A 动力部分 B 执行部分 C 控制部分 2、在液压千斤顶中（）属于液压系统的控制部分。 A 放油阀 B 手动柱塞泵 C 油箱 3、在无分支管路中，油液作稳定流动时，细管路的平均流速（）粗管路的平均流速。 A 小于 B 等于 C 大于 4、油液在温度升高时，黏度一般（） A 变小 B 变大 C 不变 一、填空题（每空1分，共20分） 5．液体流动时的压力损失可以分为两大类，即（沿程）压力损失和( 局部)压力损失。 6．在液流中，由于压力降低到有气泡形成的现象统称为（空穴）现象。 7．双作用叶片泵一般为( 定量泵）；单作用叶片泵一般为( 变量泵）。 9、三位换向阀处于中间位置时，其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的联结形式，以适应各种 不同的工作要求，将这种位置时的内部通路形式称为三位换向阀的（中位机能）。 10．压力阀的共同特点是利用（液体压力）和（弹簧力）相平衡的原理来进行工作的。 液压传动是以（压力）能来传递和转换能量的。 1、液压传动装置由（动力元件）、（执行元件）、（控制元件）、和（辅助元件）四部分 组成，其中（动力元件）和（执行元件）为能量转换装置。 2、液体在管中流动时，存在（层流）和（紊流）两种流动状态。液体的流动状态可用（临界 雷诺数）来判定。 3、液压系统中的压力,即常说的表压力，指的是（相对压力）。 4、在液压系统中，由于某一元件的工作状态突变引起油压急剧上升,在一瞬间突然产生很高的压力 峰值，同时发生急剧的压力升降交替的阻尼波动过程称为（液压冲击）。 5、单作用叶片泵转子每转一周，完成吸、排油各（1 ）次，同一转速的情况下，改变它的（偏心距） 可以改变其排量。 6、三位换向阀处于中间位置时，其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的联结形式，以适应各种 不同的工作要求，将这种位置时的内部通路形式称为三位换向阀的（中位机能）。 7、压力阀的共同特点是利用（液体压力）和（弹簧力）相平衡的原理来进行工作的。 8、顺序阀是利用油路中压力的变化控制阀口（启闭），以实现执行元件顺序动作的液压元件。 二、选择题（请在所选择正确答案的序号前面划√或将正确答案的序号填入问题的空格内）（每选择 一个正确答案1分，共10分） 1．流量连续性方程是（C ）在流体力学中的表达形式，而伯努利方程是（A ）在流体力学中的表达形式。 A能量守恒定律；B动量定理；C质量守恒定律； D 其他； 2．液压系统的最大工作压力为10MPa，安全阀的调定压力应为（C ） A)等于10MPa；B)小于10MPa；C)大于10MPa 3．（ A ）叶片泵运转时，存在不平衡的径向力；（ B ）叶片泵运转时，不平衡径向力相抵消，受力情况较好。 A 单作用；B、双作用 4. 一水平放置的双杆液压缸，采用三位四通电磁换向阀，要求阀处于中位时，液压泵卸荷，液压缸 浮动，其中位机能应选用（ D ）；要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸闭锁不动，其中位机能应选用（ B ）。 A. O型 B. M型 C 、Y型 D. H型 5．（减压阀）在常态时，阀口是常开的，进、出油口相通；（ A ）、（ C ）在常态状态时，阀口是常闭的，进、出油口不通。 A) 溢流阀；B)减压阀；C)顺序阀 6、有两个调整压力分别为5 MPa和10 MPa的溢流阀串联在液压泵的出口，泵的出口压力为 （ C ）；并联在液压泵的出口，泵的出口压力又为（ A ）。 A、5 MPa； B、10 MPa； C、15 MPa； D、20 MPa； 7．在先导式减压阀工作时，先导阀的作用主要是( C )，而主阀的作用主要作用是( A )。 A、减压； B、增压； C、调压。 三、图形符号识别题（10分） 1、齿轮泵径向力不平衡的原因、后果、措施 原因：一是液体压力产生的径向力；而是困油现象产生的径向力，使不平衡加剧。 后果：齿轮泵由于径向力不平衡，把齿轮压向吸油一侧，使齿轮轴受到弯曲作用，影响轴承寿命，同时还会使吸油腔的齿轮径向间隙变小，从而使齿轮与泵体内产生摩擦或卡死，影响泵的正常工作。 措施：减小压油口的尺寸；加大齿轮和轴承的承载能力；开压力卸荷槽；适当增大径向间隙。 2、液压冲击、原因、措施 液压冲击：在液压系统中，由于某种原因，系统中某处的压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。 原因：（1）液流通道迅速关闭或液流迅速换向使液流速度的大小或方向突然变化时，由于液流的惯力引起的液压冲击。（2）运动着的工作部件突然制动或换向时，因工作部件的惯性引起的液压冲击。（3）某些液压元件动作失灵或不灵敏，使系统压力升高而引起的液压冲击。 措施：延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间；限制管道流速及运动部件速度；适当加大管道直径，尽量缩短管路长度；采用软管以增加系统弹性。 3、气穴现象、危害、措施 气穴现象：在液压系统中，如果某处的压力低于空气的分力压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡，这种现象称为气穴现象。 危害：当附着在金属表面的气泡破灭时，所产生的局部高温和高压会使金属剥蚀，这种又气穴造成的腐蚀作用称为气蚀。气蚀会使液压元件的工作性能变坏，并使其寿命大大缩。 措施;减小小孔和缝隙前后的压力降；降低泵的吸油高度，适当加大吸油管内径，限制吸油管内液体的流速，尽量减小吸油管中液体压力损失。管路要有良好的密封，防止空气进入。 4、容积泵基本的工作条件，齿轮泵供油的三个问题 工作条件：（1）必须能构成密闭容积。 （2）密闭容积不断变化，以此完成吸油和压油过程。 （3）要有配油装置。 问题：泄漏问题、困油现象、径向力不平衡问题。 5、溢流阀在系统中的应用 溢流调压、安全保护。远程调压、使泵卸荷及使液压缸回油腔形成被压等作用。 6、减压阀和溢流阀的主要区别 （1）减压阀保持出口压力基本不变，而溢流阀保持进口处压力基本不变。（2）减压阀常开，溢流阀常闭。（3）减压阀的泄漏油液单独接油箱，为外泄方式；而溢流阀的泄漏油液可以与主阀的出口相通，采用內泄方式。 7、对液压阀的基本要求 1、动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小，噪声小，使用寿命长。 2、流体通过液压阀时，压力损失小；阀口关闭时，密封性能好，内泄漏小，无外泄漏。 3、所控制的参量（压力或流量）稳定，受外部干扰时变化量小 4、结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便、通用性好。 8、连续性方程、物理意义 常数==vA q ，物理意义：在密闭管路内作恒定流动的理想液体，不管平均流速和通流截面沿流程怎样变化，流过各个截面的流量是不变的。 9、雷诺数与那几个因素有关，简述其物理意义 γvd e =R ，物理意义：雷诺数是液流的惯性力对粘性力的无因次比，当雷诺数较大时，液 体的惯性力起主导作用，紊流状态；当雷诺数较小时，粘性力起主导作用，层流状态。 液压传动系统设计与计算 第九章液压传动系统设计与计算 液压系统设计的步骤大致如下： 1.明确设计要求，进行工况分析。 2.初定液压系统的主要参数。 3.拟定液压系统原理图。 4.计算和选择液压元件。 5.估算液压系统性能。 6.绘制工作图和编写技术文件。 根据液压系统的具体内容，上述设计步骤可能会有所不同，下面对各步骤的具体内容进行介绍。第一节明确设计要求进行工况分析 在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。 1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。 2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。 3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。 位移循环图图9-1 在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。 一、运动分析 主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)，速度循环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。 1.位移循环图L—t 图9-1为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。 2.速度循环图v—t(或v—L) 工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图9-2为三种类型液压缸的v—t图，第中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，9-2一种如图 《液压与气压传动》习题解答 第1章液压传动概述 １、何谓液压传动？液压传动有哪两个工作特性？ 答：液压传动是以液体为工作介质，把原动机的机械能转化为液体的压力能，通过控制元件将具有压力能的液体送到执行机构，由执行机构驱动负载实现所需的运动和动力，把液体的压力能再转变为工作机构所需的机械能，也就是说利用受压液体来传递运动和动力。液压传动的工作特性是液压系统的工作压力取决于负载，液压缸的运动速度取决于流量。 ２、液压传动系统有哪些主要组成部分？各部分的功用是什么？ 答：⑴动力装置：泵，将机械能转换成液体压力能的装置。⑵执行装置：缸或马达，将液体压力能转换成机械能的装置。⑶控制装置：阀，对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。⑷辅助装置：对工作介质起到容纳、净化、润滑、消声和实现元件间连接等作用的装置。⑸传动介质：液压油，传递能量。 ３、液压传动与机械传动、电气传动相比有哪些优缺点？ 答：液压传动的优点：⑴输出力大,定位精度高、传动平稳，使用寿命长。 ⑵容易实现无级调速，调速方便且调速范围大。⑶容易实现过载保护和自动控制。 ⑷机构简化和操作简单。 液压传动的缺点：⑴传动效率低，对温度变化敏感，实现定比传动困难。⑵出现故障不易诊断。⑶液压元件制造精度高，⑷油液易泄漏。 第２章液压传动的基础知识 1、选用液压油有哪些基本要求？为保证液压系统正常运行，选用液压油要考虑哪些方面？ 答：选用液压油的基本要求：⑴粘温特性好，压缩性要小。⑵润滑性能好，防锈、耐腐蚀性能好。⑶抗泡沫、抗乳化性好。⑷抗燃性能好。选用液压油时考虑以下几个方面，⑴按工作机的类型选用。⑵按液压泵的类型选用。⑶按液压系统工作压力选用。⑷考虑液压系统的环境温度。⑸考虑液压系统的运动速度。 ⑹选择合适的液压油品种。 2、油液污染有何危害？应采取哪些措施防止油液污染？ 答：液压系统中污染物主要有固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等杂物。其中固体颗粒性污垢是引起污染危害的主要原因。1)固体颗粒会使滑动部分磨损加剧、卡死和堵塞，缩短元件的使用寿命；产生振动和噪声。2)水的侵入加速了液压油的氧化，并且和添加剂一起作用，产生粘性胶质，使滤芯堵塞。3) 空气的混入能降低油液的体积弹性模量，引起气蚀，降低其润滑性能。4)微生物的生成使油液变质，降低润滑性能，加速元件腐蚀。 污染控制贯穿于液压系统的设计、制造、安装、使用、维修等各个环节。在实际工作中污染控制主要有以下措施：1)油液使用前保持清洁。2)合理选用液压元件和密封元件，减少污染物侵入的途径。3)液压系统在装配后、运行前保持清洁。4)注意液压油在工作中保持清洁。5)系统中使用的液压油应定期检查、补充、更换。6)控制液压油的工作温度，防止过高油温造成油液氧化变质。 3、什么是液压油的粘性和粘温特性？为什么在选择液压油时，应将油液的粘度作为主要的性能指标？ 答：液体流动时分子间相互牵制的力称为液体的内摩擦力或粘滞力，而液体 液压传动习题及参考答案 一、填空 1、液压传动是利用液体的（压力）能来传递能量的一种传动方式。其主要参数为（压力）和（流量）。 2、以（大气压力）为基准所表示的压力称为相对压力。 3、液体粘性用粘度表示,常用的粘度有（动力粘度）、（运动粘度）和条件粘度（或相对粘度)。 4、液体能量的表现有（压力能）、（位能/势能）和（动能）三种。 5、容积式液压泵是依靠（密封容积的变化）来进行工作的。 6、液压泵和液压马达的排量只随（几何尺寸）的变化而变化。 7、液压缸运动速度的大小决定于（进入液压缸的流量）。 8、减压阀常态时阀口常（开）。 9、油箱的功用有（储存油液）、（散发热量）、逸出气体和沉淀污物。 10、流体在管道中存在两种流动状态，（层流）时黏性力起主导作用，（湍流）时惯性力起主导作用，液体 的流动状态可用（雷诺数/Re）来判断，其计算公式为（）。 11、改变单作用叶片泵转子和定子之间（偏心距）的大小可以改变其流量。 12、常用的液压泵有（齿轮）、（叶片）和（柱塞）三类。 13、调速阀是由（调速）和（节流）串联而成的。 14、若换向阀四个油口有钢印标记：“A”、“P”、“T”、“B”，其中（P）表示进油口，（T）表示回油口。 15、密封装置是解决（泄漏）最重要、最有效的手段。 16、（调压）回路的功用是使液压系统整体或部分的压力保持恒定或不超过某个数值。 17、液压传动系统由（动力）装置、（执行）装置、（控制）装置、（辅助）装置和工作介质组成。 18、根据度量基准的不同，压力有两种表示方法：绝对压力和（相对压力）。 19、静力学基本方程的表达形式为（p=p0+ρgh）。 20、在液压传动中，能量损失主要表现为（温升）。 21、为了防止产生（空穴）现象，液压泵吸油口距离油箱液面高度不宜太高。 22、执行元件是将液体的（压力）能转化成（机械）能的元件。 23、压力继电器是一种将油液的（压力）信号转换成（电）信号的电液控制元件。 24、液压传动是以（有压）流体为能源介质来实现各种机械传动与自动控制的学科。 25、液压系统的工作压力取决于（负载）。 26、O型密封圈一般由（耐油橡胶）制成，其横截面呈（圆形/0形）型。 27、在实验或生产实际中，常把零压差下的流量（即负载为零时泵的流量）视为（理论）流量。 28、液压泵的机械损失是指液压泵在（转矩）上的损失。 29、差动回路中，活塞直径为D，活塞杆直径为d，为使活塞快进和快退速度相等，D和d满足关系 30、溢流阀的作用有（稳压）、（保护）和（背压/卸荷）等。 31、滤油器应满足的基本要求是（一定的过滤精度）和足够的过滤能力。 32、进油和回油节流调速系统的效率低，主要原因是（节流）损失和（溢流）损失。 33、顺序动作回路按控制方式不同分为（行程）控制和（压力）控制。 34、某液压系统的压力大于大气压力，则其绝对压力为（大气压力+相对压力）。 35、定常流动是指液体流动时液体中任一点处的（压力）、（密度）和速度不随时间而变化的流动。 36、由于液体具有（粘性），液体在管道中流动要损耗一部分能量。 37、外啮合齿轮泵位于轮齿脱开啮合一侧是（吸油）腔，位于轮齿进入啮合一侧是（压油）腔。 38、液压泵的功率损失包括（容积）损失和（机械）损失。 39、柱塞缸由于柱塞与缸筒无配合要求，所以它特别适用于行程（长/大）的场合。 40、液压缸的（容积）效率是液压缸的实际运动速度和理想运动速度之比。 液压与气压传动习题库及参考答案 一、填空题 1、液压传动的工作原理是（）定律。即密封容积中的液体既可以传递（），又可以传递（）。（帕斯卡、力、运动） 2、液压管路中的压力损失可分为两种，一种是（），一种是（）。（沿程压力损失、局部压力损失） 3、液体的流态分为（）和（），判别流态的准则是（）。（层流、紊流、雷诺数） 4、我国采用的相对粘度是（），它是用（）测量的。（恩氏粘度、恩氏粘度计） 5、在液压系统中，由于某些原因使液体压力突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为（）。（液压冲击） 6、齿轮泵存在径向力不平衡，减小它的措施为（）。（缩小压力油出口） 7、单作用叶片泵的特点是改变（）就可以改变输油量，改变（）就可以改变输油方向。（偏心距e、偏心方向） 8、径向柱塞泵的配流方式为（），其装置名称为（）；叶片泵的配流方式为（），其装置名称为（）。（径向配流、配流轴、端面配流、配流盘） 9、V型密封圈由形状不同的（）环（）环和（）环组成。（支承环、密封环、压环） 10、滑阀式换向阀的外圆柱面常开若干个环形槽，其作用是（）和（）。（均压、密封） 11、当油液压力达到预定值时便发出电信号的液－电信号转换元件是（）。（压力继电器) 12、根据液压泵与执行元件的组合方式不同，容积调速回路有四种形式，即（）容积调速回路（）容积调速回路、（）容积调速回路、（）容积调速回路。（变量泵－液压缸、变量泵－定量马达、定量泵－变量马达、变量泵－变量马达） 13、液体的粘性是由分子间的相互运动而产生的一种（）引起的，其大小可用粘度来度量。温度越高，液体的粘度越（）；液体所受的压力越大，其粘度越（）。（内摩擦力，小，大） 14、绝对压力等于大气压力（），真空度等于大气压力（）。（+相对压力，－绝对压力） 15、液体的流态分为（）和（）两种，判断两种流态的准则是（）。（层流，紊流，雷诺数） 16、液压泵将（）转换成（），为系统提供（）；液压马达将（）转换成（），输出（）和（）。（机械能，液压能，压力油；液压能，机械能，转矩，转速） 17、在实际工作中，泵的q实（）q理，马达的q实（）q理，是由（）引起的，缩小q实、q理二者之差的主要措施为（）。（＜，＞，泄漏，提高加工精度、改善密封 18、齿轮泵困油现象的产生原因是（），会造成（），解决的办法是（）。（齿轮重合度ε≥1，振动和噪音，在泵盖上加工卸荷槽） 19、双作用叶片泵通常作（）量泵使用，单作用叶片泵通常作（）量泵使用。（定，变） 20、轴向柱塞泵改变（）的倾角可改变（）和（）。（斜盘，排量，流量） 21、单杆液压缸可采用（）连接，使其活塞缸伸出速度提高。（差动） 22、在先导式溢流阀中，先导阀的作用是（），主阀的作用是（）。（调压、溢流） 23、液压传动的工作原理是（）定律。即密封容积中的液体既可以传递（），又可以传递（）。（帕斯卡、力、运动） 第2章液压传动系统的设计 液压系统的设计是整机设计 的一部分，它除了应符合主机动作 循环和静、动态性能等方面的要求 外，还应当满足结构简单、工作安 全可靠、效率高、寿命长、经济性 好、使用维护方便等条件。 液压系统的设计没有固定的 统一步骤，根据系统的繁简、借鉴 的多寡和设计人员经验的不同，在 做法上有所差异。各部分的设计有 时还要交替进行，甚至要经过多次 反复才能完成。图2.1所示为液压 系统设计的基本内容和一般流程。 2.1 明确设计要求、进 行工况分析 图2.1 液压系统设计的一般流程 2.1.1 明确设计要求 1．明确液压系统的动作和性能要求 液压系统的动作和性能要求，主要包括有：运动方式、行程和速度范围、载荷情况、运动平稳性和精度、工作循环和动作周期、同步或联锁要求、工作可靠性等。 2．明确液压系统的工作环境 液压系统的工作环境，主要是指：环境温度、湿度、尘埃、是否易燃、外界冲击振动的情况以及安装空间的大小等。 2.1.2 执行元件的工况分析 对执行元件的工况进行分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的大小、方向及其变化规律。通常是用一个工作循环内各阶段的速度和负载值列表表示，必要时还应作出速度和负载随时间（或位移）变化的曲线图（称速度循环图和负载循环图）。 在一般情况下，液压缸承受的负载由六部分组成，即工作负载、导轨摩擦负载、惯性负载、重力负载、密封负载和背压负载，前五项构成了液压缸所要克服的机械总负载。 1. 工作负载F W 不同的机器有不同的工作负载。对于金属切削机床来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载；对液压机来说，工作的压制抗力即为工作负载。工作负载F W与液压缸运动方向相反时为正值，方向相同时为负值（如顺铣加工的切削力）。工作负载可能为恒值，也可能为变值，其大小要根据具体情况进行计算，有时还要由样机实测确定。 2. 导轨摩擦负载F f 导轨摩擦负载是指液压缸驱动运动部件时所受的导轨摩擦阻力，其值与运动部件的导轨型式、放置情况及运动状态有关。机床上常用平导轨和V形导轨支承运动部件，其摩擦负载值的计算公式（导轨水平放置时）为： 平导轨 F f = f ( G + F N ) （2.1） V形导轨 F f G F f N = + sin α 2 （2.2） 式中f——摩擦系数，其值参考表2.1； G ——运动部件的重力（N）； F N ——垂直于导轨的工作负载（N）； α—— V形导轨面的夹角，一般α=90o。 表2.1 导轨摩擦系数 导轨种类导轨材料工作状态摩擦系数 滑动导轨铸铁对铸铁 启动 低速运动 高速运动 0.16 ~ 0.2 0.1 ~ 0.22 0.05 ~ 0.08 滚动导轨铸铁导轨对滚动体 淬火钢导轨对滚动体0.005 ~ 0.02 0.003 ~ 0.006 静压导轨铸铁对铸铁0.000 5 3. 惯性负载F a 惯性负载是运动部件在启动加速或制动减速时的惯性力，其值可按牛顿第二定律求出，即 F m a G g t α υ == ? ? （2.3） 式中g——重力加速度（m/s2）； ?υ——?t时间内的速度变化值（m/s）； ?t——启动、制动或速度转换时间（s）。可取?t=（0.01 ~ 0.5）s，轻载低速时取较小值；重载高速时取较大值。 4. 重力负载F g 重力负载是指垂直或倾斜放置的运动部件在没有平衡的情况下，其自身质量造成的一种液压传动期末复习题
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第2章 液压传动系统的设计
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